linux系统、arm芯片的驱动的gpio部分，gpio_desk、gpio_device、gpio_chip 这3个结构体的关系

在Linux内核的GPIO子系统中，gpio_chip、gpio_desc和gpio_device（假设存在）的结构体关系如下：

1. gpio_chip：GPIO控制器抽象

• 作用：表示一个GPIO控制器（如SoC内置的GPIO模块或I2C/SPI扩展的GPIO芯片）。
• 核心字段：
  • label：控制器名称（如"imx6ul-gpio1"）。
  • base：控制器管理的起始GPIO编号。
  • ngpio：控制器管理的GPIO总数。
  • 操作函数指针（如direction_input、get、set）用于硬件操作。
• 关系：
  • 每个gpio_chip管理一组GPIO引脚（通过base和ngpio定义范围）。
  • 驱动需实现gpio_chip并注册到内核（通过gpiochip_add），使系统识别该控制器。

2. gpio_desc：GPIO引脚描述符

• 作用：描述一个具体的GPIO引脚，包含配置信息和元数据。
• 核心字段：
  • chip：指向关联的gpio_chip。
  • flags：引脚属性（如GPIOF_DIR_OUT表示输出模式）。
  • label和name：引脚的标签和名称（如"led_gpio"）。
  • dev和consumer：关联的设备（如使用该GPIO的LED驱动）。
• 关系：
  • 每个gpio_desc对应gpio_chip中的一个引脚（通过offset计算实际编号：gpio = chip->base + offset）。
  • 通过gpio_to_desc(gpio)可将GPIO编号转换为描述符，用于安全操作。

3. 假设的gpio_device：GPIO设备抽象

• 假设作用：若存在，可能表示一个使用GPIO的设备（如LED、按钮或传感器），或GPIO扩展芯片本身。
• 可能关系：
  • 场景1：若gpio_device代表GPIO扩展芯片（如PCA953x），则其内部包含一个gpio_chip，管理该芯片的GPIO引脚（每个引脚对应一个gpio_desc）。
  • 场景2：若gpio_device表示普通外设（如LED），则可能关联多个gpio_desc（如控制亮灭的GPIO）。

关系总结

结构体	层级	作用
gpio_chip	底层控制器	管理一组GPIO引脚，提供硬件操作函数。
gpio_desc	中间描述符	描述单个GPIO引脚，包含配置和元数据，关联到gpio_chip。
gpio_device（假设）	上层设备抽象	可能表示GPIO控制器设备（如扩展芯片）或使用GPIO的外设（如LED）。

典型流程示例

1. 驱动注册GPIO控制器：
   • 初始化gpio_chip，设置操作函数和引脚范围。
   • 调用gpiochip_add(&chip)注册到内核。
2. GPIO描述符创建：
   • 内核为gpio_chip的每个引脚自动生成gpio_desc。
3. 外设使用GPIO：
   • 外设驱动（如LED）通过gpiod_get获取gpio_desc。
   • 操作gpio_desc控制引脚（如gpiod_set_value(desc, 1)点亮LED）。

代码示例（简化）

// 1. 定义GPIO控制器（gpio_chip）
static struct gpio_chip my_gpio_chip = {
    .label = "my-gpio",
    .owner = THIS_MODULE,
    .direction_input = my_gpio_dir_input,
    .get = my_gpio_get_value,
    .direction_output = my_gpio_dir_output,
    .set = my_gpio_set_value,
    .base = 0,         // GPIO编号起始值（由内核分配）
    .ngpio = 32,       // 管理32个引脚
};

// 2. 注册控制器
gpiochip_add(&my_gpio_chip);

// 3. 外设获取GPIO描述符（如LED使用GPIO 5）
struct gpio_desc *led_gpio = gpiod_get(dev, "led", GPIOD_OUT_HIGH);
if (IS_ERR(led_gpio)) {
    // 错误处理
}

// 4. 操作GPIO
gpiod_set_value(led_gpio, 1); // 点亮LED

关键结论

• gpio_chip是核心：所有GPIO操作最终通过其函数指针实现。
• gpio_desc是安全接口：替代原始GPIO编号，避免冲突。
• gpio_device非标准结构体：若存在，可能是特定场景的抽象（如扩展芯片设备），但内核中通常通过gpio_chip和gpio_desc管理GPIO。